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數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 報(bào)告
在現(xiàn)實(shí)生活中，報(bào)告十分的重要，報(bào)告根據(jù)用途的不同也有著不同的類型。我敢肯定，大部分人都對(duì)寫報(bào)告很是頭疼的，以下是小編整理的數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì) 報(bào)告，希望對(duì)大家有所幫助。
一、設(shè)計(jì)目的與任務(wù)
通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理的課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)信號(hào)的采集，處理，傳輸，顯示，存儲(chǔ)和分析等有一個(gè)系統(tǒng)的掌握和理解。鞏固和運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理課程中的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，掌握最基本的數(shù)字信號(hào)處理的理論和方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
二、基本要求
1、基本要求：設(shè)計(jì)一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)分析和處理系統(tǒng)，要求學(xué)生對(duì)所采集的語(yǔ)音信號(hào)在MATLAB軟件平臺(tái)下進(jìn)行頻譜分析和處理；
2、提高要求：對(duì)所采集的語(yǔ)音信號(hào)疊加干擾噪聲進(jìn)行頻譜分析，設(shè)計(jì)合適的濾波器濾除噪聲，恢復(fù)原信號(hào)。
3、基本教學(xué)要求：每組一臺(tái)電腦（附話筒和耳機(jī)），電腦安裝MATLAB軟件。
三、設(shè)計(jì)要求
本次課程設(shè)計(jì)最終要求提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書，由以下各部分組成：
1、理論依據(jù)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求分析系統(tǒng)功能，掌握設(shè)計(jì)中所需的理論（采樣頻率，采樣位數(shù)的概念，采樣定理；時(shí)域信號(hào)的DFT，F(xiàn)FT及頻譜分析；數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理和方法，各種不同性能的濾波器的性能比較），闡述設(shè)計(jì)原理。
2、信號(hào)采集
采集語(yǔ)音信號(hào)，畫出信號(hào)的時(shí)域波形圖和頻譜圖。
3、數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)
根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)IIR低通數(shù)字濾波器；FIR低通數(shù)字濾波器；畫出各種數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)圖。
4、信號(hào)處理
�。�1）利用設(shè)計(jì)的IIR數(shù)字濾波器分別對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理；
�。�2）利用設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字濾波器分別對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理；
�。�3）在原始的語(yǔ)音信號(hào)3000HZ以上頻段疊加白噪聲，選擇所設(shè)計(jì)的一種對(duì)疊加白噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)處理，濾除白噪聲；
�。�4）畫出處理過(guò)程中所得的各種波形及頻譜圖。
5、信號(hào)分析
對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行回放，感覺(jué)濾波前后聲音的變化。比較濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜，對(duì)所得結(jié)果和濾波器性能進(jìn)行頻譜分析，闡明原因得出結(jié)論。
4、理論依據(jù)
4.1語(yǔ)音信號(hào)的采集和頻譜分析
利用WINDOWS下的錄音機(jī)，用單聲道錄制一段自己的聲音，時(shí)間在1S內(nèi)。然后在MATLAB軟件平臺(tái)下，利用函數(shù)WAVREAD對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)。
對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行快速傅立葉變換，在一個(gè)窗口同時(shí)畫出信號(hào)的時(shí)域波形圖和頻譜圖，分析語(yǔ)音信號(hào)的頻譜特點(diǎn)。
低通濾波器性能指標(biāo)：fp=2670HZ，fs=3300HZ，Ap=1dB，As=30dB，采樣頻率為10000hz。
4.3用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波
（1）利用自己設(shè)計(jì)的IIR數(shù)字濾波器對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，在一個(gè)窗口同時(shí)畫出濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜。
�。�2）利用自己設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字濾波器對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，在一個(gè)窗口同時(shí)畫出濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜。
在MATLAB中，F(xiàn)IR濾波器利用fftfilt對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，IIR濾波器利用filter對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。比較濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜，對(duì)所得結(jié)果和濾波器性能進(jìn)行頻譜分析。
4.4回放語(yǔ)音信號(hào)
對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行回放，感覺(jué)濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的變化。
4.5對(duì)語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲后的頻譜分析和濾波
在MATLAB軟件平臺(tái)下，在3000HZ以上頻段產(chǎn)生一個(gè)白噪聲，疊加到采集的原始語(yǔ)音信號(hào)中，在一個(gè)窗口同時(shí)畫出白噪聲的時(shí)域波形及頻譜，在另一個(gè)窗口同時(shí)畫出疊加噪聲前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜；設(shè)計(jì)一種濾波器疊加噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理，濾除疊加的白噪聲，在一個(gè)窗口同時(shí)畫出濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜；比較濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行頻譜分析；對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行回放，感覺(jué)濾波前后聲音的變化。
5、基于MATLAB的語(yǔ)音信號(hào)分析和處理
5.1信號(hào)采集
我們利用函數(shù)wavread對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采集，原始語(yǔ)音信號(hào)及其頻譜如下圖，信號(hào)采集程序見(jiàn)附錄。
圖1原始語(yǔ)音信號(hào)及其頻譜
5.2根據(jù)性能指標(biāo)進(jìn)行數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)
低通濾波器性能指標(biāo)：fp=2670HZ，fs=3300HZ，Ap=1dB，As=30dB，采樣頻率為10000hz。
�。�1）FIR低通濾波器的設(shè)計(jì)：
FIR低通濾波器的幅頻特性如下圖，設(shè)計(jì)程序見(jiàn)附錄。
圖2FIR低通濾波器的幅頻特性
�。�2）IIR低通濾波器的設(shè)計(jì)：
IIR低通濾波器的幅頻特性如下圖，設(shè)計(jì)程序見(jiàn)附錄。
圖3IIR低通濾波器的幅頻特性
5.3用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波
（1）FIR低通濾波：
圖4FIR低通濾波前后的頻譜
�。�2）IIR低通濾波：
圖5IIR低通濾波前后的頻譜
5.4回放語(yǔ)音信號(hào)
經(jīng)過(guò)加噪聲處理后，可在Matlab中用函數(shù)sound對(duì)聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式：sound（y，F(xiàn)s），sound（y）和sound（y，F(xiàn)s，bits）。
可以察覺(jué)濾波前后的聲音有明顯的變化。
5.5對(duì)語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲后的頻譜分析和濾波
加入噪聲后的波形和頻譜如下圖：
圖6加噪聲后波形和頻譜
6、課程設(shè)計(jì)總結(jié)
數(shù)字濾波器是一種對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理以得到期望的響應(yīng)特性的離散時(shí)間系統(tǒng)。
它能夠有效的對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，過(guò)濾數(shù)字信號(hào)中的干擾和多余成分，保證通信過(guò)程的正常實(shí)現(xiàn)。
在這次的數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)里，比較重要的函數(shù)有wavread函數(shù)、sound函數(shù)等，通過(guò)上網(wǎng)和翻閱相關(guān)書籍，我了解了它們的基本用法。
關(guān)于濾波也是很重要的一部分，有FIR濾波器和IIR濾波器的設(shè)計(jì)。通過(guò)自主學(xué)習(xí)，我很快地掌握了編程方法。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我也遇到了理論知識(shí)的忘記、編程過(guò)少導(dǎo)致的不熟練、軟件運(yùn)用不自如等問(wèn)題，但是經(jīng)過(guò)思考、請(qǐng)教同學(xué)和老師、查閱相關(guān)資料，最終這些問(wèn)題都得到了解決，最終設(shè)計(jì)出了符合要求的濾波器并通過(guò)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行了驗(yàn)證。
總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我對(duì)MATLAB這個(gè)軟件有了更深的認(rèn)識(shí)，也進(jìn)一步熟悉了MATLAB的使用，感覺(jué)到MATLAB軟件功能的強(qiáng)大，大大增加了我對(duì)MATLAB的興趣。
經(jīng)過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，使我發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足，為了在今后的學(xué)習(xí)和生活中注意改進(jìn)自己的不足，我要更加努力，學(xué)習(xí)好專業(yè)知識(shí)并注重運(yùn)用到實(shí)際，同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)還提高了自己的動(dòng)手能力、思維能力和學(xué)習(xí)的積極性，為我今后的學(xué)習(xí)和工作都提供了不小的幫助，讓我受益匪淺。
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